一种固废胶凝材料、全固废混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种固废胶凝材料、全固废混凝土及其制备方法。本发明的固废胶凝材料包括以下重量份的原料：转炉钢渣微粉50‑70份、铝灰10‑20份、赤泥1‑10份、电石渣微粉20‑40份、精炼渣微粉1‑10份、表面活性剂5‑20份、硅藻土1‑10份、粉煤灰20‑30份、磷石膏1‑5份。本发明通过调整固废胶凝材料的原料组成并结合表面活性剂，从而提高了固废胶凝材料的胶凝性以及结构稳定性。利用本发明的固废胶凝材料制成的全固废混凝土抗压强度为80‑90MPa。

说明书

技术领域

本发明涉及固废胶凝材料加工技术领域，特别是涉及一种固废胶凝材料、全固废混凝土及其制备方法。

背景技术

固废胶凝材料是利用钢渣中的二价金属氧化物、氢氧化物协同工业副产石膏对矿渣、粉煤灰、铁尾矿等激发形成胶凝性，从而获得胶凝材料。利用固废胶凝材料与骨料、减水剂等配值成全固废混凝土具有良好的施工性、体积稳定性和耐久性，可以适用于工程建设。

目前采用矿渣、转炉钢渣、铁尾矿、废石等原料生产混凝土能够极大的提高固体废弃物的利用率，但是生产的混凝土产品，尤其是钢渣掺量较大的混凝土产品，其早期强度低于普通水泥混凝土，凝结时间过长。这些缺陷限制了全固废混凝土的应用，而加入适量的精炼渣作为矿物掺合料，能有效改善这些问题。

例如在中国专利CN201910654500.x中公开了利用精炼渣与钢渣相结合制备固废胶凝材料，从而缩短钢渣混凝土初凝终凝时间。精炼渣通常由CaO，Al

发明内容

基于上述问题，本发明的目的是提供了一种固废胶凝材料，以及利用其制备的高抗压强度的全固废混凝土。本发明的固废胶凝材料中加入了粉煤灰、表面活性剂以及硅藻土等原料，从而使得固废胶凝材料具有优异的胶凝性，利用其加工成的全固废混凝土抗压强度为80-90MPa。

本发明的一种固废胶凝材料，包括以下重量份的原料：

转炉钢渣微粉50-70份

铝灰10-20份

赤泥1-10份

电石渣微粉20-40份

精炼渣微粉1-10份

表面活性剂5-20份

硅藻土1-10份

粉煤灰20-30份

磷石膏1-5份。

优选地，所述转炉钢渣微粉的粒径为20-300μm。

优选地，所述电石渣微粉粒径为50-100μm。

优选地，所述精炼渣微粉的粒径为1-10nm。

优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。

本发明的另一目的是提供了一种全固废混凝土，其原料包括本发明的固废胶凝材料、骨料、减水剂以及早强剂。

优选地，本发明的全固废混凝土包括以下质量百分数的原料：

以上组分之和为100％。

优选地，所述骨料为标准砂，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂或水溶性树脂磺酸盐类减水剂。

优选地，所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钙、尿素中的至少一种。

本发明的全固废混凝土是按比例称取原料后充分混合制备而成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过调整固废胶凝材料的原料组成并结合表面活性剂，从而提高了固废胶凝材料的胶凝性以及结构稳定性。利用本发明的固废胶凝材料制成的全固废混凝土抗压强度为80-90MPa。

具体实施方式

本发明提供了一种固废胶凝材料，其包括以下重量份的原料：

转炉钢渣微粉50-70份

铝灰10-20份

赤泥1-10份

电石渣微粉20-40份

精炼渣微粉1-10份

表面活性剂5-20份

硅藻土1-10份

粉煤灰20-30份

磷石膏1-5份。

本发明采用的转炉钢渣微粉粒径为20-300μm，电石渣微粉粒径为50-100μm，精炼渣微粉的粒径为1-10nm。通过严格控制这三种微粉的粒径，从而使得所构建的胶凝材料不仅具有较强的胶凝性，同时还具有稳定的结构。

本发明所采用的表面活性剂为阳离子表面活性剂，例如十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵。

本发明还提供了一种全固废混凝土，其原料包括本发明的固废胶凝材料、骨料、减水剂以及早强剂。

本发明的全固废混凝土具体包括以下质量百分数的原料经过混合制备而成：

以上组分之和为100％。

其中本发明所采用的骨料为标准砂，所采用的减水剂为木质素磺酸盐类减水剂或水溶性树脂磺酸盐类减水剂，早强剂为三乙醇胺、甲酸钙、尿素中的至少一种。以上原料均为市场采用的常规产品。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种全固废混凝土，其由以下质量百分数原料混合而成：

其中，骨料为标准砂，减水剂为木质素磺酸盐类减水剂，早强剂为三乙醇胺。

其中，固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为30μm转炉钢渣微粉60份、铝灰10份、赤泥10份、粒径为100μm电石渣微粉30份、粒径为5nm精炼渣微粉5份、十六烷基三甲基溴化铵5份、硅藻土5份、粉煤灰25份、磷石膏5份。

实施例2

一种全固废混凝土，其由以下质量百分数原料混合而成：

其中，骨料为标准砂，减水剂为水溶性树脂磺酸盐类减水剂，早强剂为甲酸钙和尿素按质量比为1:1混合而成。

其中，固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为100μm转炉钢渣微粉70份、铝灰10份、赤泥5份、粒径为50μm电石渣微粉25份、粒径为5nm精炼渣微粉10份、十二烷基二甲基苄基氯化铵15份、硅藻土3份、粉煤灰27份、磷石膏2份。

实施例3

一种全固废混凝土，其由以下质量百分数原料混合而成：

其中，骨料为标准砂，减水剂为木质素磺酸盐类减水剂，早强剂是由三乙醇胺、甲酸钙和尿素按质量比为3:1:1混合而成。

其中，固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为200μm转炉钢渣微粉55份、铝灰20份、赤泥10份、粒径为80μm电石渣微粉30份、粒径为3nm精炼渣微粉7份、十六烷基三甲基溴化铵20份、硅藻土1份、粉煤灰23份、磷石膏1份。

实施例4

一种全固废混凝土，其由以下质量百分数原料混合而成：

其中，骨料为标准砂，减水剂为水溶性树脂磺酸盐类减水剂，早强剂为三乙醇胺和甲酸钙按质量比为1:2混合而成。

其中，固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为50μm转炉钢渣微粉70份、铝灰20份、赤泥6份、粒径为50μm电石渣微粉14份、粒径为1nm精炼渣微粉7份、十六烷基三甲基溴化铵18份、硅藻土9份、粉煤灰21份、磷石膏4份。

实施例5

一种全固废混凝土，其由以下质量百分数原料混合而成：

其中，骨料为标准砂，减水剂为水溶性树脂磺酸盐类减水剂，早强剂为三乙醇胺和尿素按质量比为2:1混合而成。

其中，固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为300μm转炉钢渣微粉60份、铝灰15份、赤泥1份、粒径为50μm电石渣微粉30份、粒径为5nm精炼渣微粉1份、十二烷基二甲基苄基氯化铵5份、硅藻土1份、粉煤灰20份、磷石膏5份。

对比例1

省去实施例3中十六烷基三甲基溴化铵，制备固废胶凝材料，其由以下重量份的原料构成：

粒径为200μm转炉钢渣微粉55份、铝灰20份、赤泥10份、粒径为80μm电石渣微粉30份、粒径为3nm精炼渣微粉7份、硅藻土1份、粉煤灰23份、磷石膏1份。

利用该固废胶凝材料按照实施例3的原料配比制备全固废混凝土。

对比例2-4

调整实施例3中转炉钢渣微粉、电石渣微粉、精炼渣微粉的粒径，其余组成不变制备固废胶凝材料，具体如表1所示。

表1

将实施例1-5以及对比例1-4的混凝土原料在搅拌机中搅匀，并在室温下加工成水泥胶胶砂试块，其尺寸为40mm×40mm×160mm。将试块在温度为20℃，且湿度为95％的恒温恒湿箱中进行养护10天、20天、30天、40天、50天处理，记录其抗压强度，如表2。

表2

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。